Cyklotydy – cykliczne polipeptydy w mechanizmach obronnych roślin z rodziny Violaceae przeciwko grzybom patogennym

Streszczenie

Cyklotydy budzą duże zainteresowanie świata naukowego ze względu na stabilność ich struktury chemicznej oraz zróżnicowaną aktywność biologiczną, m.in. cytotoksyczną, przeciwbakteryjną czy przeciwwirusową. Mimo intensywnych prac nad biochemią cyklotydów, projektowaniem i syntezą ich sztucznych analogów do zastosowania w przemyśle farmaceutycznym i w medycynie, wciąż brak jest odpowiedzi na wiele podstawowych pytań z zakresu ich biologii, roli i znaczenia w świecie roślin. W szczególności dotyczy to cyklotydów produkowanych przez fiołki (rodzina Violaceae) oraz obronnej roli w stosunku do drobnoustrojów patogennych roślin.

Aktywności biologiczne cyklotydów zależą od ich sekwencji aminokwasowych. Poszczególne sekwencje produkowane są w różnych organach rośliny i prawdopodobnie wyewoluowały do pełnienia specyficznych ról. By potwierdzić hipotezę o przeciwgrzybowej roli cyklotydów w rodzinie Violaceae należy przetestować szeroką gamę tych polipeptydów przeciwko różnym gatunkom i rodzajom grzybów patogennych biotroficznych i nekrotroficznych, atakujących różne tkanki. Takie podejście pozwoli też na postawienie hipotez co do ewolucji poszczególnych sekwencji.

Wciąż jedyną drogą pozyskiwania cyklotydów jest ich ekstrakcja z materiału roślinnego. Polipeptydy te nie są dostępne komercyjnie a izolacja poszczególnych typów jest trudna ze względu na złożoność ekstraktów.

Planowanym działaniem naukowym w ramach projektu jest wyjazd badawczy do pracowni prof. Ulfa Gӧranssona na Uniwersytecie w Uppsali (Szwecja). Celem wyjazdu jest izolacja różnych cyklotydów z dwóch gatunków fiołków, Viola odorata i V. tricolor, oraz przetestowanie ich aktywności przeciwko grzybom patogennym roślin: Botrytis cinerea, Puccinia spp., Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Mycosphaerella graminicola. Cyklotydy cyO2, cyO3, cyO19, vitri A oraz vitri F, wybrane ze względu na ich wysoką zawartość w roślinach, wyizolowane zostaną według procedury wypracowanej w Uppsali z materiału zakupionego w hurtowniach zielarskich. Cyklotydy będą identyfikowane na podstawie masy cząsteczkowej i wzorów fragmentacji, przy wykorzystaniu spektrometrii masowej. Aktywność cyklotydów zbadana zostanie standardową metodą mikrorozcieńczeń, przy użyciu różnych stężeń i typów inokulum (spory, fragmenty grzybni).

Spodziewane jest potwierdzenie hipotezy o roli przeciwgrzybowej cyklotydów; wyizolowane polipeptydy umożliwią testowanie innych aktywności biologicznych: przeciwbakteryjnych i przeciwko szkodnikom roślin – mszycom i przędziorkom. Zdobyte doświadczenie w pracy z grzybami patogennymi roślin, baza mikroorganizmów modelowych oraz wypracowane systemy eksperymentalne będą niezwykle cenne dla przyszłych badań. Realizacja projektu przyczyni się do podtrzymywania i rozwijania współpracy między Instytutem Botaniki a Uniwersytetem w Uppsali (Szwecja).